option : géosciences et environnement spécialité : hydrologie

Nom : COULIBAL Y

Laboratoire : Géoscience et Environnement

Président: Dr. N'GO Yao Alexis Maitre de conférences

Université Nangui Abrogoua

Directeur de mémoire : Dr. SORO Gneneyougo Emile

Enseignant-chercheur Université Nangui Abrogoua

Examinateur : Dr. KOUASSI Kouamé Auguste

Enseignant-chercheur Université Nangui Abrogoua

ANNEE ACADEMIQUE 2014-2015

Mémoire présenté pour l'obtention de:

La LICENCE EN SCIENCES ET TECHNIQUES DE L'EAU

OPTION : Géosciences et Environnement

Spécialité : Hydrologie

THEME

DETERMINATION DES TERMES DU BILAN

HYDROLOGIQUE SUR LE BASSIN VERSANT DU

GOUROU (ABIDJAN, CÔTE D'IVOIRE)

Date de soutenance : 01/02/2016

TABLE DES MATIERES

Dédicace u1

Remerciements iv

Liste des figures v

Liste des tableaux vi

Sigles et Abréviations vii

INTRODUCTION 1

CHAPITRE 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 3

1.1 Présentation de la zone d'étude 4

1.1.1. Localisation géographique 4

1.1.2. Caractéristiques physiques 4

1.1.3. Relief 5

1.1.4. Climat 5

1.1.4.1. Régime pluviométrique 5

1.1.4.2. Température 6

1.1.5. Réseau hydrographique 6

1.1.6. Pédologie 7

1.1.7. Géologie 8

1.1.8. Hydrogéologie 8

1.1.9. Population sur le bassin du Gourou 8

1.1.10. Occupation du bassin 9

1.2. Élément de contexte 9

1.2.1. Cycle hydrologique 9

1.2.2. Bilan hydrologique 10

1.2.3. Termes du bilan hydrologique 11

1.2.3.1. Précipitations 11

1.2.3 .2. Evaporation/Evapotranspiration 12

1.2.3.3. Interception et le stockage dans les dépressions 12

1.2.3.4. Infiltration et percolation 13

CHAPITRE 2 : DONNEES ET METHODES 14

2.1. Données d'étude 15

2.1.1. Données climatiques 15

2.1.2. Données empiriques 15

2.2. Approches méthodologiques 15

2.2.1. Justification du choix de la méthode d'estimation 15

2.2.2. Détermination du bilan hydrologique 16

CHAPITRE 3 : ANALYSE DES RESULTATS 18

3.1. Analyse des paramètres climatiques sur le bassin versant 19

3.1.1. Analyse de la pluviométrie 19

3 .1.2. Analyse de la température 19

3 .1.3. Analyse de l' évapotranspiration potentielle 20

3.2. Analyse de bilan hydrologique 20

3.3. Analyse des termes du bilan hydrologique 21

CONCLUSION 23

Références bibliographiques 25

Il

Dédicace

Je dédie ce travail à :

Mes parents

Vous nous avez donné la vie et vous nous avez orienté de façon décisive et définitive sur la

voie de la simplicité, de l'humilité et de la charité ; c'est-à-dire à une certaine connaissance de

la loi de Dieu et de la valeur qu'il convient d'accorder à l'homme ici bas.

Que ce modeste travail soit pour vous, l'hommage à vos immenses sacrifices, la récompense

à vos lourdes privations, la consolation à vos profondes angoisses.

lll

Remerciements

Je ne saurais commencer sans toutefois exprimer ma reconnaissance à DIEU qui m'a donné

la santé, la force, le courage, et la volonté de réaliser ce travail.

Je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance aux personnes qui ont contribué de près ou

de loin à sa réalisation. Qu'elles trouvent ici l'expression de ma profonde gratitude !

- Le Professeur ISSIAKA Savane, Doyen de l'UFR SGE de l'Université Nangui Abrogoua.

- Le Professeur GOULA Bi Tié Albert, Enseignant-chercheur à l'UFR SGE de l'Université

Nangui Abrogoua. Je vous exprime ma reconnaissance pour tous les enseignements

dispensés.

- Le Docteur SORO Gneneyougo Emile que je remercie tout particulièrement; il m'a

encadrée et suivi mon travail de près avec sa rigueur scientifique et ses précieux conseils et

suggestions qui ont permis à ce mémoire de progresser et d'aboutir à une fin utile.

- Monsieur W A YOU Pacôme, doctorant pour ses conseils et aides.

- Tous les étudiants, plus particulièrement à mes amis de la Licence 3 STE promotion

2014-2015.

- Mes remerciements vont à l'endroit de toutes les personnes qui m'ont apporté leurs soutiens

et dont les noms ne sont pas mentionnés; sachez qu'une place plus grande vous est réservée

dans mon cœur.

iv

Liste des figures

Figure 1 : Situation géographique de la zone d'étude (Akossi, 2011 modifié 4

Figure 2 : Evolution mensuelle de la pluviométrie à la station d'Abidjan-Aéroport 6

Figure 3 : Carte du réseau hydrographique 7

Figure 4 : Le cycle hydrologique (Tristan, 2006) 10

Figure 5 : Le bilan hydrique (M'Po, 2009) 11

Figure 6: Organigramme de calcul du bilan mensuel de l'eau selon Thomthwaite (1954) .. 17

Figure 7 : Evolution mensuelle de la précipitation année 2014 19

Figure 8 : Courbe de variation des températures mensuelles 20

Figure 9 : Courbe représentant l'évapotranspiration potentielle 20

Figure 10 : Termes du Bilan hydrologique sur le bassin versant du Gourou 22

V

Liste des tableaux

Tableau 1 : Températures de la ville d'Abidjan de 1990 à 2000 (Koffi, 2011) 6

Tableau 2 : Caractéristiques de la station météorologique 15

Tableau 3 : Facteur de correction pour l'estimation de l'ETP 15

Tableau 4 : Bilan hydrologique sur le bassin versant du Gourou en 2014 21

vi

1

Sigles et abréviations utilisées

ETo: Evapotranspiration de référence

ETP : Évapotranspirations potentielles

ETR : Evapotranspiration réelle

ONUCI: Organisations des Nations Unies en Côte d'Ivoire

RFU: Réserve Facilement Utilisable

ZCIT : Zone de Convergence Intertropicale

Vll

l

INTRODUCTION

Coulibaly A. Licence 3 Sciences et Techniques de !'Eau/ Université Nangui-Abrogoua/ 2014-2015 1

1

En Côte d' 1 voire, durant les deux dernières décennies, les inondations ont été très destructives

notamment dans la ville d'Abidjan. A titre d'illustration, lors des épisodes pluvieux du 30 au

31 mai 1996, les inondations ont occasionné trente morts et des dégâts matériels (Gbla,

1999). En juin 2014, les pluies diluviennes qui se sont abattues sur la ville d'Abidjan ont été

sans pitié tant pour les hommes que pour les maisons entrainant ainsi plus de 27 morts _,

(Ochou, 2014).

Dans le bassin versant du Gourou à cheval entre les communes d' Adjamé, A bobo, Cococdy et

Plateau, l'aménagement très partiel des bassins d'orage provoque de graves problèmes

d'inondations récurrentes. Cette situation précarise d'avantage les conditions de vie des

populations riveraines qui sont menacées non seulement par les eaux de ruissellement, mais

également par des maladies hydriques. Elle entraîne également la dégradation précoce de la

voirie du fait d'un mauvais drainage, rendant difficile la mobilité des populations cibles et son

corolaire de restriction d'accès aux services de base (santé, école, lieux de travail, etc.).

Des initiatives pour réduire les effets des inondations sur les populations et les infrastructures

ont été menées dans des communes de la ville d'Abidjan (Savané et al., 2003 ; Kouassi et

al., 2008; Deguy, 2015) avec des résultats encourageants.

Par ailleurs, il est à noter que, l'hydrologie joue un rôle majeur dans la compréhension des

phénomènes d'inondations notamment en milieu urbain. En effet, les pluies " fortes" sont

souvent à l'origine des catastrophes, mais ne sont pas les seules facteurs : l'état hydrique des

sols, les caractéristiques des terrains (pentes, profondeurs des sols), couvert végétal sont aussi

déterminants. D'où la nécessite de connaitre les termes du bilan hydrologiques afin d'apporter

des éléments de réponse au problème d'inondation notamment dans un bassin versant

fortement urbanisé comme le gourou.

La présente étude est initié « détermination des termes du bilan hydrologique sur le bassin

versant du Gourou (Abidjan, Côte d'Ivoire). L'objectif général est de quantifier les

composantes du Bilan hydrique sur le bassin versant du Gourou.

De manière spécifique, il s'agit :

• d'analyser les paramètres climatiques sur le bassin versant;

• d'établir le bilan hydrique sur le bassin versant.

CoulibaJy A. Licence 3 Sciences et Techniques de l'Eau/ Université Nangui-Abrogoua/ 2014-2015 2

1

Ce travail est structure autour de trois (3) chapitres, dont le premier est la synthèse

bibliographique. Ce chapitre traite des généralités concernant la zone d'étude d'une part et

d'autre part de notre élément de contexte. Le second chapitre intitulé données et méthodes,

fait un vaste tour des données et méthodes utilisées pour l'établissement d'un bilan

hydrologique. Dans le dernier chapitre, il sera sujet d'analyser les principaux résultats

obtenus, qui débouchera sur une interprétation. Enfin, cette étude s'achèvera par une

conclusion générale.

Coulibaly A. Licence 3 Sciences et Techniques de l'Eau/ Université Nangui-Abrogoua/ 2014-2015 3

1

CHAPITRE 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE


1.1 Présentation de la zone d'étude

1.1.1. Localisation géographique

La zone d'étude, c'est à dire le bassin versant du Gourou est situé au sud de la Côte d' 1 voire

dans le District d'Abidjan (figure 1). li est à cheval sur plusieurs communes dont celles

d' Abobo, d' Adjarné, du plateau et de Cocody.

N

~ 1 Bassin 0 versant

du Gourou

., ••• 1-:, ••••

Figure 1 : Situation géographique de la zone d'étude (Akossi, 2011 modifié)

1.1.2. Caractéristiques physiques

Le bassin Gourou couvre une superficie de 27,5 Kni2. Il s'étend d'Abobo à l'échangeur de

l' lndénié à Adjamé sur 9 kilomètres de long et d'une largeur moyenne de 3 kilomètres avec

une population de près de 500 000 habitants (Anonyme, 2010). Il est limité :

- à l'Est par le prolongement du boulevard Latrille,

- à l'Ouest par la ligne du chemin de fer Adjamé-Anyama,


1

- au Nord par le quartier d' A bobo-té,

- au Sud du niveau du carrefour de l'Indénié, son exutoire.

Tout le bassin versant est aujourd'hui urbanisé jusqu'au lit mineur des thalwegs, avec des

occupations anarchiques.

1.1.3. Relief

Le périmètre de la zone d'Abidjan couvre une superficie de 137 000 hectares soit 1370 km2

décomposé en 3 grands ensembles :

- le cordon littoral (Est et Ouest) ;

- les lagunes et les îles (île Boulay, île de Petit Bassam, île Désirée) ;

- les plateaux (le Plateau, les Plateaux du Banco, de Cocody, d'Abobo, de Djibi, etc.).

Nous avons 82 000 hectares de plateaux entrecoupés par les talwegs, quatre cours d'eau qui se

déversent dans les lagunes Ebrié et Adjin : à l'ouest le Gbambo, au centre le Banco et au

Nord-est la Djibi et le Bété. Ces vallées, qui jouent le rôle de drain, délimitent des unités

hydrogéologiques secondaires.

1.1.4. Climat

1.1.4.1. Régime pluviométrique

Les communes d' Abobo, d' Adjamé, de Cocody et du Plateau sont soumises à un climat

équatorial de transition (climat attiéen), marqué par quatre (4) saisons nettement différenciées

par le régime pluviométrique, à défaut de variations importantes de température (Eldin,

1971).

- la grande saison sèche, de Décembre à Avril, caractérisée par un ciel très nuageux et

brumeux, le matin, dégagé et ensoleillé, le reste de la journée la tension de vapeur d'eau est

très forte car les effets de l'harmattan sont moins marqués. Les précipitations sont rares ;

- la grande saison des pluies, de mai à juillet, caractérisée par de très fortes nébulosités,

des pluies fréquentes et abondantes, et souvent longues (24 heures ou plus) ;

- la petite saison sèche, d'août à septembre, caractérisée par une durée de l'insolation

très faible. Le nombre de jours de pluies est élevé mais les quantités d'eau recueillies sont très

faibles;

- la petite saison des pluies, d'octobre à novembre, caractérisée par une température et

une tension de vapeur d'eau très élevée.


1

La durée de l'insolation est importante. La période de la grande saison des pluies correspond à

celle des crues des fleuves de la région. L'inégale répartition des deux saisons pluvieuses est

due aux mouvements ascendants et descendants dans la direction nord-sud de la zone de

convergence intertropicale (ZCIT). La ZCIT provient du contact entre les deux masses d'air

que sont l'harmattan, vent chaud soufflant du Nord-est vers le Sud du pays, et la mousson,

vent froid et humide d'origine atlantique et circulant vers le Nord.

,.tois

Figure 1: Evolution mensuelle de la pluviométrie à la station d'Abidjan-Aéroport.

1.1.4.2. Température

Les températures sont toujours supérieures à 20°C et oscillent entre 22 et 28°C. Les dernières

années sont caractérisées par une élévation progressive des températures, qui sont passées en

moyenne de 25 à 28°C entre 1990 et 2000. Le tableau 1 indique les températures moyennes

mensuelles dans la zone d'Abidjan.

Tableau 1 : Températures de la ville d'Abidjan de 1990 à 2000 (Koffi, 2011)

Années 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 '

Min (OC) 23,1 22,9 22,7 22,8 22,1 21,8 23,8 23,7 24,1 24,3 25,5

Max(mm) 27,2 26,2 26,3 26,2 26,2 26,1 26,4 28,2 29,6 28,9 29,5

Moy(mm) 24,8 24,5 24,5 24,7 24,5 24,6 24,8 26,7 27,4 27,5 27,7


1

1.1.5. Réseau hydrographique

Le réseau hydrographique est dense du fait de la régularité des pluies et de l'immensité de la

lagune (Coulibaly, 2014). Dans la zone d'influence directe du bassin versant, il n'existe pas

de cours d'eau (Figure 3). Par ailleurs, dans la zone d'influence indirecte du bassin versant, on

rencontre de nombreux cours d'eau de directions variables :

le Banco, le Gbangbo et I' Anguédédou sont de petites rivières de direction Nord-Sud;

la Djibi et la Bété, qui se jettent dans la lagune Adjin, sont de direction Nord Ouest

Sud Est.

396 3S s

,.,., ':;

+ V-,

0 8 8 cr,

+

81 1~ 8 1 1 1-~ 5:,396000 3SSOOO 390000 §

c=J Limite du Gourou

/\ I / \./ Talweg

Figure 2: Carte du réseau hydrographique

1.1.6. Pédologie

La pédologie de la région d'Abidjan au 1/200000 ème fait apparaître des ferralsols, des sols

hydromorphes et des sols récents (Perraud, 1971).

Les ferralsols rencontrés sur les bas et hauts plateaux présentent une structure dans laquelle

l'altération des minéraux est complète. La mise en place de cette texture pédologique provient

du processus de ferralisation sous l'influence des facteurs paléo climatiques et des types très

anciens de végétation.

L'abondance des pluies et les températures élevées entraînent la constitution d'un profil étagé

avec:


1

un premier horizon peu épais, pauvre en humus et riche en matière organique ;

un deuxième horizon, très épais avec prédominance de teinte rouge ou brune et

abondance de fer et d'alumine ;

un troisième horizon argileux, compact et quelque peu perméable;

un horizon de base très épais de teinte variable liée à la nature de la roche mère.

Les sols hydromorphes constituent le deuxième élément pédologique important du secteur

d'Abidjan. Cette hydromorphie a été provoquée par une évolution pédologique dominée par

un excès d'eau. Les sols récents et très peu évolués, bien que spatialement plus réduits que les

deux autres, se sont développés dans le secteur littoral, en présentant un faciès assez grossier

où dominent les éléments sableux. Ce sont les dunes littorales.

1.1.7. Géologie

La Côte d'Ivoire est occupée dans sa partie sud par le bassin sédimentaire d'âge Crétacée -

Quartenaire qui s'étend de Fresco à la frontière sud du pays. Il s'étend sur environ 400 km. Le

district d'Abidjan appartient à ce bassin sédimentaire qui présente une géologie simple :

sables et vases quaternaires, des sables argileux avec quelques niveaux d'argiles bariolées du

Continental Terminal et des calcaires gréseux du crétacée (Tastet, 1979).

1.1.8. Hydrogéologie

Les aquifères du bassin sédimentaire côtier sont des aquifères assez homogènes et très

perméables. On distingue principalement trois (3) catégories de nappes : la nappe du

Quaternaire, la nappe du Continental Terminal, encore appelée « nappe d'Abidjan », et la nappe fossile du Crétacé Supérieur ou Maestrichtien. Seule la nappe du Continental Terminal

est exploitée par les différents champs captant. Toutefois, elle est intensément exploitée et,

surtout, elle est fortement sujette à des risques de pollution par les importants rejets de déchets

industriels et domestiques dans l'environnement urbain, les déversements intempestifs, le

manque ou l'inefficacité des réseaux d'assainissement, les accidents de transport des produits

polluants de tout genre.

1.1.9. Population sur le bassin du Gourou

Le District d'Abidjan connaît depuis plusieurs décennies une démographie galopante et cela

s'est accentué du fait de la crise socio politique des dix dernières années. Cette évolution

fulgurante de la population touche aussi les quatre (4) communes constituant le bassin versant

du Gourou. En effet, la population est estimée à près de 500000 habitants (Anonyme, 2010).


Il

Aussi, les communes regorgent d'importantes infrastructures tant économiques, que socio

éducatives, administratives et politiques. Cette situation suscite l'intérêt de résider à proximité

des lieux de travail. li en résulte une concentration de la population dans les quartiers

précaires zone souvent à risque d'inondation.

1.1.10. Occupation du bassin

Géographiquement, ce sont les communes d' Abobo, Adjarné, Cocody et Plateau qui

constituent le bassin du Gourou. Chacune de ces communes à des spécificités et des réalités

socio-économiques qui lui sont propres, soit du fait de sa démographie, soit du fait de son

poids économique :

Abobo : Essentiellement constituée d'habitats populaires, Abobo est la commune la

plus peuplée de Côte d'Ivoire. La forte densité démographique et l'insuffisance de

réseau de drainage entraînent un écoulement permanent des eaux pluviales et usées

dans les rues ; créant ainsi des sillons plus ou moins considérables à la surface du sol

(Koffi, 2013).

Adjamé : Bien que petite par sa superficie, cette commune est très importante pour

l'économie ivoirienne vu le nombre d'activités commerciales qui s'y déroulent. La

commune d'Adjamé n'est pas en marge de cette situation alarmante d'insalubrité liée

aux systèmes d'assainissement (Tuo, 2009).

Cocody : Réputée pour ses quartiers résidentiels haut standing ( ex : II Plateaux,

Riviera), Cocody possède un réseau d'assainissement beaucoup fonctionnel. Cela est

surtout favorisé par la présence de bitume et de nombreux espaces couverts.

Plateau : Considéré comme le centre des affaires de la capitale économique, cette

commune est le siège de la quasi-totalité des activités administratives. Comme son

nom l'indique, sa surface est relativement plane, mais présente un versant qui va,

croissant dans les deux sens, de la place de la République à l'ONUCl et à l'échangeur

de l'Indénié.

CoulibaJy A. Licence 3 Sciences et Techniques de l'Eau/ Université Nangui-Abrogoua/ 2014-2015 10

1

1.2. Élément de contexte

1.2.1. Cycle hydrologique

Sur terre, l'eau coexiste en trois phases : vapeur, liquide et solide. Le mouvement continuel

de l'eau sur, au-dessus et en-dessous de la surface de la terre décrit le cycle de l'eau (figure

4).

Le cycle de l'eau est un système en boucle fermée sans point de départ spécifique, schématisé

par le chemin que les molécules d'eau parcourent entre les différents réservoirs (atmosphère,

hydrosphère, biosphère, lithosphère), grâce aux processus d'évaporation, de condensation, de

précipitation et d'écoulement. Globalement environ 61 % de l'eau des précipitations

s'évaporent, 16% s'écoulent en surface et rejoignent les cours d'eau et 23% s'infiltrent et

alimentent les nappes phréatiques.

EAU DANS l"ATM.OSPHtRE

, . ' PréclplC.tlon

CondenHtlon

!!

Figure 4 : Le cycle hydrologique (Tristan, 2006)

1.2.2. Bilan hydrologique


1

Le bilan hydrologique se définit par rapport à une surface ou un bassin versant et sur une

période donnée comme étant la différence entre les entrées d'eau existante sur le domaine et

les sorties d'eau ou perte d'eau de ladite surface.

Il est caractérisé par la résolution de son équation bilan qui consiste à écrire que durant un

intervalle de temps écoulé on a :

Variation du stock= entrée (précipitation) - sortie (interception, évaporation,

évapotranspiration, infiltration, ruissellement).

L'équation du bilan hydrologique au cours d'une période peut s'écrire de la façon suivante (Le

Barbé et al. 1993) :

P = E + L + I + (Sl- SO) (1)

Avec : P = précipitation, en mm

E = évaporation, en mm

L = écoulement (ruissellement de surface), en mm

I = recharge (infiltration), en mm

S 1 - SO variation du stock d'eau présent dans le bassin, en mm. Des cinq termes de cette

équation, deux (I et Sl-SO) ne sont pas quantifiables par des mesures directes. Pour diminuer

le nombre d'inconnues, (S 1-SO) est supposé négligeable (M'Po, 2009). L'infiltration constitue

l'élément fondamental de la recharge de la nappe, elle ne peut donc être négligée.


1

Précipitation . , . •

·~--- -- --- -- - -- Recharge

Figure 5 : Le bilan hydrique (M'Po, 2009).

1.2.3. Termes du bilan hydrologique

1.2.3.1. Précipitations

Sont dénommées précipitations toutes les eaux météoriques qui tombent sur la surface de la

terre, tant sous forme liquide (bruine, pluie, averse) que sous forme solide (neige, grésil,

grêle) et les précipitations déposées ou occultes (rosée, gelée blanche, givre, ... ).

Elles sont provoquées par un changement de température ou de pression. La vapeur d'eau de

l'atmosphère se transforme en liquide lorsqu'elle atteint le point de rosée par refroidissement

ou augmentation de pression. Le déclenchement des précipitations est favorisé par la

coalescence des gouttes d'eau. L'accroissement de poids leur confère une force de gravité

suffisante pour vaincre les courants ascendants et la turbulence de l'air, et atteindre le sol.

Enfin, le parcours des gouttes d'eau ou des flocons de neige doit être assez court pour éviter

l'évaporation totale de la masse. Les précipitations sont exprimées en intensité (mm/h) ou en

lame d'eau précipitée (mm) (rapport de la quantité d'eau précipitée uniformément répartie sur

une surface) (Musy, 2005).

1.2.3.2. Evaporation/Evapotranspiration

L'évaporation se définit comme étant le passage de la phase liquide à la phase vapeur, il s'agit

de l'évaporation physique. Les plans d'eau et la couverture végétale sont les principales

sources de vapeur d'eau. On parle de sublimation lors du passage direct de l'eau sous forme


1 solide (glace) en vapeur. Le principal facteur régissant l'évaporation est la radiation solaire.

Le terme évapotranspiration englobe l'évaporation et la transpiration des plantes. On

distingue:

• l'évapotranspiration réelle (ETR) : somme des quantités de vapeur d'eau évaporées par

le sol et par les plantes quand Je sol est à une certaine humidité et les plantes à un stade

de développement physiologique et sanitaire spécifique.

• l'évapotranspiration de référence (ET0) (anciennement évapotranspiration potentielle) :

quantité maximale d'eau susceptible d'être perdue en phase vapeur, sous un climat

donné, par un couvert végétal continu spécifié (gazon) bien alimenté en eau et pour un

végétal sain en pleine croissance. Elle comprend donc l'évaporation de l'eau du sol et

la transpiration du couvert végétal pendant le temps considéré pour un terrain donné.

L'évaporation est une des composantes fondamentales du cycle hydrologique et son étude est

essentielle pour connaître le potentiel hydrique d'une région ou d'un bassin versant. En

général, des analyses spécifiques d'évaporation devront être faites pour des études de bilan et

de gestion de l'eau par les plantes.

Cependant, ces analyses approfondies sont moins nécessaires pour les études de projets

d'aménagement où l'eau est plutôt considérée sous un aspect d'agent dynamique (Musy,

2005).

1.2.3.3. Interception et le stockage dans les dépressions

La pluie (ou dans certains cas la neige) peut être retenue par la végétation, puis redistribuée en

une partie qui parvient au sol et une autre qui s'évapore. La partie n'atteignant jamais le sol

forme l'interception. Son importance est difficile à évaluer et souvent marginale sous nos

climats, donc souvent négligée dans la pratique.

Le stockage dans les dépressions est, tout comme l'interception, souvent associé aux pertes.

On définit l'eau de stockage comme l'eau retenue dans les creux et les dépressions du sol

pendant et après une averse. La quantité d'eau susceptible d'être interceptée varie

considérablement. Si la végétation offre une grande surface basale ou foliaire, donc un

important degré de couverture, la rétention d'eau peut atteindre jusqu'à 30% de la précipitation

totale pour une forêt mixte, 25% pour les prairies et 15% pour les cultures. L'effet respectif de

l'interception et du stockage dans les dépressions est très variable et diminue au cours de

l'averse. Il provoque en générale un retard dans le démarrage et la réaction hydrologique qui

peut être perçue à l'exutoire du bassin (Musy, 2005).


1

1.2.3.4. Infiltration et percolation

L'infiltration désigne le mouvement de l'eau pénétrant dans les couches superficielles du sol et

l'écoulement de cette eau dans le sol et le sous-sol, sous l'action de la gravité et des effets de

pression Quant à la percolation, elle représente plutôt l'infiltration profonde dans le sol en

direction de la nappe phréatique. Le taux d'infiltration est donné par la tranche ou le volume

d'eau qui s'infiltre par unité de temps (mm/h ou m3 /s). La capacité d'infiltration ou

l'infiltrabilité est la tranche d'eau maximale qui peut s'infiltrer par unité de temps dans le sol et

dans des conditions données. L'infiltration est nécessaire pour renouveler le stock d'eau du

sol, alimenter les eaux souterraines et reconstituer les réserves aquifères. De plus, en

absorbant une partie des eaux de précipitation, l'infiltration peut réduire les débits de

ruissellement (Musy, 2005).

La formule de calcul de l'infiltration peut être définie comme suit :

I = P - (L + E) (2)

I : infiltration (mm) ; P : précipitation (mm) ; L : écoulement (mm) ; E : évaporation (mm).


1

CHAPITRE 2 : DONNEES ET METHODES


1

2.1. Données d'étude

2.1.1. Données climatiques

Les données climatiques retenues dans le cadre de cette étude sont les hauteurs de pluies et les

températures de l'année 2014. Le pas de temps mensuel a été retenu. Ces données proviennent

de la station météorologique de l'Université Nangui Abrogoua.

Les caractéristiques de cette station sont consignées dans le tableau 2.

Tableau 2: Caractéristiques de la station météorologique

Station Latitude Longitude Altitude Date (0) (0) (m) d'ouverture

Nangui 5°23'N 4°01 ·w 129 2014 Abrogoua

2.1.2. Données empiriques

Les données empiriques concernent le facteur de correction selon la latitude de la station

d'étude et le coefficient fonction de la température. Le tableau 3 présente les facteurs de

corrections utilisés dans cette étude.

Tableau 3 : Facteur de correction pour l'estimation de l'ETP

Mois Janv Fev Mars Avril Mai Juin Juillet Aout Sept Oct Nov Dec

Facteur 1,02 0,93 1,03 1,02 1,06 1,03 1,06 1,05 1,01 1,03 0,99 1,02

2.2. Approches méthodologiques

2.2.1. Justification du choix de la méthode d'estimation

Le modèle du bilan hydrique par l'approche de Tornthwaite (1954) permet une estimation du

bilan hydrologique basée sur les pertes et apports d'eau au niveau du bassin versant. L'intérêt

de cette approche réside dans le fait qu'elle permet de calculer ponctuellement le bilan d'eau

mensuel et annuel à partir des valeurs moyennes de températures et pluviométries mensuelles.

En outre, elle permet à partir de calcul théorique de l'évaporation potentielle, d'évaluer les

différents termes du bilan hydrique, en particulier le déficit d'écoulement réel, selon quelques

hypothèses simplificatrices notamment sur la réserve en eau du sol.


1

Avec les données récentes (2001-2010), cette approche permet une évaluation plus ou moins

plausible des termes du bilan hydrologique (Pluie, Évapotranspiration réelle, Ruissellement,

Infiltration) sur le bassin versant.

2.2.2. Détermination du bilan hydrologique

Le modèle de bilan hydrique utilisé est basé sur l'utilisation par les plantes, en cas de déficit,

d'un stock d'eau présent dans le sol (RU). La figure 6 présente à l'aide d'un algorithme la

détermination des termes hydriques par l'approche de Thornthwaite. L'Evapotranspiration

Réelle (ETR) est un paramètre qui permet d'évaluer la perte réelle d'eau sur la zone d'étude.

Elle inclut l'eau perdue par les plantes par transpiration compte tenu des conditions

climatiques de la région. Dans le calcul de l'ETR, l'on tient compte de la notion de rendement

transpiratoire des végétaux qui diminue quand la plante commence à ressentir les effets de la

sécheresse. L'approche de Thornthwaite admet pour le sol une certaine valeur de la réserve du

sol dite Réserve Facilement UtiJisable par les plantes (RFU). La RFU est la quantité d'eau qui

peut être stockée temporairement dans le sol à une profondeur suffisamment faible pour

pouvoir être reprise par l'évapotranspiration. Cette grandeur est extrêmement difficile à

déterminer dans la pratique. On considère qu'elle se situe généralement entre 50 et 100 mm

d'eau. Dans le cadre de cette étude, la valeur de ce paramètre a été fixée à 100 mm. Elle

représente le seuil de saturation du sol au-delà duquel tout excédent de pluie est disponible

pour l'écoulement et la percolation (Kergreis et Claude, 1991).

Coulibaly A. Licence 3 Sciences et Techniques de !'Eau/ Université Nangui-Abrogoua/ 2014-2015 18

1

~--------- l!S0,P, ETP,RFU ,._

Non

ETR. =ETP

Non Oui

L,,,,H1-RFU1=1

Figure 6 : Organigramme de calcul du bilan mensuel de l'eau selon Thornthwaite (1954)

Où:

P : Pluie d'entrée ;

ETP: Evapotranspiration Potentielle (mm);

ETR : Evapotranspiration Réelle (mm) ;

RFU : Réserve facilement utilisable par les végétaux et caractérisant un sol ;

~S0 : Variation de stock initial ;

~Sr: Variation de stock final;

Lr: Lame d'eau ruisselé;

Ho Reserve effective;

H1 : Reserve du mois en cours

Nb : La variation de stock final constitue la variation de stock initial du mois suivant.

L'équation du bilan hydrologique s'écrit comme suit:

P = EfR + R + I (3)

Où : P: Précipitation moyenne (mm) ; ETR : Evapotranspiration Réelle (mm) ; R :

Ruissellement (mm); I: Infiltration (mm).

Coulibaly A. Licence 3 Sciences et Techniques de l'Eau/ Université Naagui-Abrogoua/ 2014-2015 19

1

CHAPITRE 3 : ANALYSE DES RESULTATS


1

3.1. Analyse des paramètres climatiques sur le bassin versant

3.1.1. Analyse de la pluviométrie

La courbe d'évolution de la pluviométrie moyenne mensuelle de l'année 2014 dans la zone

d'étude met en évidence un pic majeur correspond au mois de juin qui est le mois le plus

pluvieux de l'année avec 898,8 mm durant la grande saison des pluies (figure 7).

Le bassin versant du Gourou se trouve dans une zone climatique dont la pluviométrie

moyenne varie, entre 20,2 mm et 898,8 mm.

2014 1000 900

Ê 800 .§. 700 •• "3 600 Q.

500 •. -u :l 400 •• 300 :i .,

200 :c 100

0

~,$,{ i',b ~,f" ~ i~ ','li ,.~

~

Mois Figure 7: Evolution mensuelle de la précipitation année 2014

3.1.2. Analyse de la température

La figure 8 fait état de l'évolution de la température mensuelle de l'année 2014. Les mois les

plus chauds de l'année sont les mois de février, mars et avril, avec une température supérieure

à 27 °C. Ces mois correspondent à la grande saison sèche. Par contre, la température est

relativement basse de juillet à septembre, avec des valeurs inférieures à 25 °C.

La température moyenne annuelle est de 25,82°C et l'amplitude moyenne annuelle, de l'ordre

de 3.5°C. A l'échelle inter-mensuelle, la variabilité thermique n'est donc pas assez importante


1

2014 28

E 21 ., ~ 26 ~ E 25 ~ :J "§ 24 . ., a. E ~ 23

Mois

Figure 8 : Courbe de variation des températures mensuelles

3.1.3. Analyse de l'évapotranspiration potentielle

L'évaporation reste un phénomène assez actif et important dans la zone d'étude durant la

période de Janvier à Mai (figure 9). La moyenne interannuelle de l'ETP est de 1513,20 mm à

Abidjan. Pendant la période humide, l'ETP est faible. Elle est élevée pendant la saison sèche.

2014 160

140

120

100

Ê 80 .§. o.. 60 [;:j

40

20

0

~,((,.. {~ ~'li •.•• ~ ~~ ','li ,._<!J- ~

Mois

Figure 9 : Courbe représentant l'évapotranspiration potentielle

3.2. Analyse de bilan hydrologique

Les résultats du bilan hydrologique obtenus dans la région d'Abidjan pendant la période de

2014 sont consignés dans le tableau 4. L'on constate que la région d'Abidjan reçoit en

moyenne 2357 mm de pluie chaque année et l'évapotranspiration potentielle (ETP)

interannuelle est de 1513 mm. La quantité d'eau ruisselée s'élève à 967 mm, soit 41,03% de

la lame d'eau précipitée et la valeur de l'évapotranspiration réelle (ETR) qui constitue la


1

frange d'eau qui retourne dans l'atmosphère sous forme de vapeur est de 1351 mm, soit près

de 57,32% de la lame d'eau précipitée. La lame d'eau infiltrée est dans l'ordre de 39 mm soit

1,65% de la lame d'eau précipitée.

Tableau 4: Bilan hydrologique (en mm) sur le bassin versant du Gourou en 2014

Mois Pluie Ds0 Ho ETP RFUmax ETR H1 Lr Dsf Janvier 40 0 40 137 100 40 0 0 0 Février 85 0 85 135 100 85 0 0 0 Mars 134 0 134 150 100 134 0 0 0 Avril 235 0 235 152 100 152 83 0 83 Mai 261 83 344 146 100 146 197 97 100 Juin 899 100 999 118 100 118 881 781 100 Juillet 196 100 296 107 100 107 189 89 100 Aout 21 100 121 97 100 97 24 0 24 Septembre 119 24 143 97 100 97 45 0 45 Octobre 113 45 158 114 100 114 44 0 44 Novembre 101 44 145 126 100 126 19 0 19 Décembre 153 19 172 133 100 133 38 0 38 Total 2357 1513 1351 967

3.3. Analyse des termes du bilan hydrologique

La figure 10 présente les termes du bilan hydrologique (les précipitations) qui constituent le

principal apport d'eau en tout point de la surface du bassin et estimés à 2357 mm.

L'évapotranspiration réelle qui est une partie des précipitations retenue par interception sur le

couvert végétal est de 1357 mm, tandis que l'autre partie atteignant le sol se décompose en un

ruissellement élevé dû à l'urbanisation du bassin (environ 967 mm) et une infiltration

négligeable de l'ordre de 39 mm.


l 2500

Ê s 2000 " ::l C" ëo 0 ë 1500 .,, >, .c: C ~ 1000 :.s ::l .,, ra ê 500 ...

1-

0 Pluie Evapotranspiration

réeAe Ruissellement Infiltration

Figure 10 : Termes du bilan hydrologique sur le bassin versant du Gourou


l

CONCLUSION


1

Cette étude a permis la détermination des termes du bilan hydrologique par la méthode de

Thomthwaite en se basant sur les précipitations et les températures enregistrées au niveau de

la station météorologique d'Abidjan en 2014. Ce bilan hydrologique montre que le bassin du

Gourou reçoit en moyenne 2357 mm de pluie chaque année et l'évapotranspiration potentielle

(ETP) interannuelle est de 1513 mm. La valeur de l'évapotranspiration réelle (E1R) qui

constitue la frange d'eau qui retourne dans l'atmosphère sous forme de vapeur est de 1351

mm, soit près de 57,32 % de la lame d'eau précipitée. La lame d'eau infiltrée est dans l'ordre

de 39 mm, soit 1,65% de la lame d'eau précipitée. La quantité d'eau ruisselée est dans l'ordre

de 967mm, soit 41,03% de la lame d'eau précipitée.


1

1

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option : géosciences et environnement spécialité : hydrologie

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